小侯飞氘，御氘术九级 阅读原文 金刚石硬，跟 C-C 键能有关系，但并不是特别大。 首先，键能这个概念一般用在化学领域，在材料科学中用的比较少。因为： 材料中的化学键通常是相互影响的，你没法在不影响其他键的情况下，破坏掉其中的某个键。 不同结构中，每个原子的成键数量不一样，单纯的比较某个键的键能意义不是特别大。 因此，在材料科学中，一般用内聚能（cohesive energy）来表征原子之间的结合强度： 它大致可理解为晶体中单个原子和其周围原子化学键键能的总和。 内聚能越强，原子之间的结合越紧密，要融化材料也就更困难。因此，许多材料的熔点都大致与其内聚能成正比，这个规律也称 Lindemann's criterion： 不同金属材料内聚能（横轴）与熔点（纵轴）的关系 题中提到： 资料显示，O-Si 键能大于 C-C，理论上 SiO2 是不是比金刚石更硬的物质 我查了一下，金刚石的内聚能为 7.346 eV/atom，而 SiO2 的内聚能为 4.11 eV/atom，大约是金刚石的一半。对应的，金刚石熔点大约是 3800K，也差不多是 SiO2 熔点 1980K 的两倍。 所以，从内聚能角度来看，金刚石的硬度高于 SiO2 是很没问题的。 但是，光从内聚能来判断材料的硬度，是非常不合理的（光速打自己的脸......）。 举例来说：同样由碳元素构成，石墨的内聚能为 7.374 eV/atom，甚至比金刚石高一点点，但石墨却非常软，用指甲都能划出划痕。 如果一种材料硬度要高，那么它在各个方向上都得硬，不能有短板。但石墨是一种层状结构，虽然在二维平面上的强度很高，但在垂直方向上却很脆弱。所以石墨才特别软。而金刚石在三个维度上的排列都比较紧密，才能表现出较高的硬度。 金刚石（左）与石墨（右）晶体结构对比。 此外，硬度这个量，虽然也受材料本身属性的影响，但它对微观组织形貌更加敏感。光知道材料组分就想要确定硬度是不太可能的，甚至于连定性分析都做不到。 很多人可能都有这样的体验：一根铁丝本来很软很容易被弯折，但如果你反复弯折它的话，铁丝会越来越硬。这个现象称为“加工硬化”。 在加工硬化过程中，铁丝的化学组分、原子排列结构都没有发生改变，但硬度却增加了。这是因为在加工变形过程中，铁丝内部形成了大量的缺陷，这些缺陷不利于铁丝进一步发生变形，因此材料就变硬了。以我个人的经验来看，对材料硬度影响最大的，是一种叫做位错的缺陷： 在极度寒冷的环境中，铁制品会不会真的像电影中那样和玻璃一样脆？ 与上面这个回答中的钢材一样，金刚石也是在低温下硬而脆，高温下就比较软（又称低温脆性）。有研究指出(https://doi.org/10.1080/01418610208235692)，金刚石中位错的运动需要产生一对扭折，这一过程的激活能特别高（是金刚石禁带宽度的两倍，大约 11 eV），导致位错滑移特别困难，很可能是导致金刚石硬度大的主要原因。 最后，前面有位答主提到： 这一点是不正确的。SiO2 具有很多种结构，但这位答主提到的“空间网状”结构，其实和金刚石一样都是面心立方结构，同属 群，只是组成结构的基元不同而已： 金刚石（左）与面心 SiO2（右）的晶体结构对比 欢迎收藏： 认真写科普 阅读原文
